什么原因抑制了卵母細(xì)胞的成熟,，一直是生殖生物學(xué)上的未解之謎。在國家自然科學(xué)基金等的支持下,，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授夏國良課題組和美國杰克遜實(shí)驗(yàn)室John Eppig 教授課題組合作,，找到控制卵母細(xì)胞成熟的重要因子。
未解之謎
“如果沒有這種卵母細(xì)胞成熟阻滯機(jī)制,，哺乳動(dòng)物就會(huì)發(fā)生卵巢早衰,，卵母細(xì)胞就不能繼續(xù)發(fā)育，和精子結(jié)合,，導(dǎo)致不育,。”夏國良說，“這一研究為揭示卵母細(xì)胞成熟的分子機(jī)制提供了理論依據(jù),；對(duì)于揭示促性腺激素精確調(diào)控卵母細(xì)胞成熟與排卵的同步化,，以及雌性的正常受精等機(jī)理具有重要的生物學(xué)意義；為人類卵巢早衰和卵巢多囊癥的發(fā)病機(jī)理研究提供重要的理論參考,；也為動(dòng)物高效繁殖技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ),。”
哺乳動(dòng)物出生時(shí)，卵巢內(nèi)已經(jīng)有未成熟的卵母細(xì)胞存在,。
人早在胚胎時(shí)期,，卵原細(xì)胞就已陸續(xù)分裂分化而產(chǎn)生初級(jí)卵母細(xì)胞。初生女嬰的卵巢中有初級(jí)卵母細(xì)胞（初級(jí)卵泡）約兩百萬個(gè),，它們都已進(jìn)入了第一次減數(shù)分裂的前期Ⅰ時(shí)期,，并停留在前期Ⅰ階段不再生長發(fā)育，直到女孩進(jìn)入性成熟時(shí)期,。此時(shí)約有幾十萬個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞保留下來,。初級(jí)卵母細(xì)胞在性激素的刺激才蘇醒過來，重新恢復(fù)成熟過程,。
奇妙的是,，這幾十萬個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞并非同時(shí)蘇醒，同時(shí)發(fā)育,，而是從性成熟期開始,，每28 天左右，有一個(gè)或者2個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育,。也就是說,，如果女子從十五六歲開始排卵，她的幾十萬個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞中只有幾百個(gè)能發(fā)育成熟,。那些不能繼續(xù)發(fā)育的初級(jí)卵母細(xì)胞就逐漸死亡了,。
初級(jí)卵母細(xì)胞“蘇醒”后，細(xì)胞質(zhì)中陸續(xù)積累卵黃,、mRNA和酶等物質(zhì)而逐漸長大,。在此期間，初級(jí)卵母細(xì)胞完成了第一次減數(shù)分裂，形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體,。從卵巢中排出的“卵”其實(shí)是次級(jí)卵母細(xì)胞,。次級(jí)卵母細(xì)胞進(jìn)入輸卵管后，在輸卵管中進(jìn)行第二次減數(shù)分裂,。這次分裂要在受精之后,，在精子核進(jìn)入次級(jí)卵母細(xì)胞之后進(jìn)行。
現(xiàn)代生物技術(shù)在動(dòng)物繁殖領(lǐng)域及人類輔助生殖的應(yīng)用中,，成熟卵母細(xì)胞的質(zhì)量至關(guān)重要,。以往研究發(fā)現(xiàn)，正常卵巢卵泡中的卵母細(xì)胞一直停滯于減數(shù)分裂的前期,，不能成熟,，只有在促性腺激素周期性排卵前峰的作用下才能成熟和排卵。那么,，卵母細(xì)胞成熟的分子機(jī)理是什么,？一個(gè)多世紀(jì)以來,，科學(xué)家在這方面進(jìn)行了大量的研究,，但始終是未解之謎。
找到控制因子
1991年,，夏國良在原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)）獲得博士學(xué)位后,，被公派到丹麥國家教學(xué)研究醫(yī)院生殖生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室從事博士后工作，師從國際著名胚胎學(xué)家,、有著丹麥“試管嬰兒之母”之譽(yù)的Byskov教授,。
“細(xì)胞成熟因子”是Byskov教授在上世紀(jì)60年代提出的，但一直沒有建立合適的模型來證明這種物質(zhì),。雖然一度采用小鼠胚胎性腺做模型,，但周期長，變化大,，穩(wěn)定性差,，收效甚微。夏國良參與研究后,，提出卵母細(xì)胞是鑒定這種物質(zhì)的模型,。這一方法被Byskov教授采納，只用了3個(gè)月就建立了新的模型,。夏國良和他的同事用實(shí)驗(yàn)證明了“卵細(xì)胞成熟因子”的性質(zhì),、結(jié)構(gòu)、分子量,，并提純這種物質(zhì),，先后在國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表系列論文。
1994年，夏國良回國,，在回國人員啟動(dòng)基金和國家自然科學(xué)基金的資助下,，夏國良繼續(xù)研究促性腺激素誘導(dǎo)卵母細(xì)胞體外成熟的作用機(jī)制。
2009年,，夏國良弟子張美佳被派往美國杰克遜實(shí)驗(yàn)室開展研究,，夏國良課題組和John Eppig 教授課題組合作，開始利用自發(fā)突變小鼠模型開展研究,。根據(jù)以往的RNA干擾實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),，他們首先對(duì)C-型鈉肽的受體NPR2基因突變小鼠進(jìn)行激素處理，誘導(dǎo)卵泡的發(fā)育,，終于使該突變小鼠的表型完美地表現(xiàn)出來了,。
由于C-型鈉肽突變小鼠在出生后7天會(huì)逐漸死亡，他們就將該新生小鼠的卵巢移植到具有免疫缺陷的雌鼠腎囊下,，讓該卵巢上的卵泡充分發(fā)育長大,。最終的結(jié)果與其受體突變小鼠的表型一致。利用自發(fā)突變小鼠模型開展研,，他們發(fā)現(xiàn),，卵泡中的顆粒細(xì)胞分泌 C-型鈉肽，該物質(zhì)通過其受體 NPR2產(chǎn)生 cGMP阻止卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP的降解,，從而抑制了卵母細(xì)胞的成熟,。只有當(dāng)周期性促性腺激素峰出現(xiàn)時(shí)下調(diào)了C-型鈉肽的分泌，才能解除其對(duì)卵母細(xì)胞成熟的抑制,，進(jìn)而引起卵母細(xì)胞的成熟和排卵,。他們的研究結(jié)果證實(shí)，C-型鈉肽及其受體NPR2缺失將導(dǎo)致卵泡中卵母細(xì)胞的提前成熟,。
